Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach: Wärmepumpen und PV halbieren CO2-Emissionen im Bestand

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Freiburg / Karlsruhe - Im Rahmen des Projekts „Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach“ wird in Karlsruhe-Durlach die derzeitige konventionelle Versorgung durch ein Energiesystem ersetzt, bei dem zwei Wärmepumpen, Photovoltaik-Anlagen (PV), Erdgas-Blockheizkraftwerke (BHKW) und ein Energiemanagement mit KI-basierter Fehlererkennung zum Einsatz kommen.

In dem vom BMWi unterstützten Projekt bauen die Volkswohnung GmbH und die Stadtwerke Karlsruhe eine dezentrale und solare Energieversorgung für den Gebäudekomplex in Karlsruhe-Durlach auf. Das Vorhaben wird durch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und das Institut für Nachhaltige Technische Systeme INATECH der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg in der Konzeptentwicklung unterstützt und im Betrieb wissenschaftlich begleitet. Ziele sind die Halbierung des Primärenergieverbrauchs und der damit verbundenen CO?-Emissionen und die Erprobung eines wirtschaftlichen Betreiberkonzeptes.

Aktuell werden die fünf Mehrfamilienhäuser (175 Wohnungen, 1963 errichtet und 1995 energetisch teilmodernisiert, beheizte Grundfläche von 11.600 m², Strombedarf/Jahr: ca. 350 MWh, Wärmebedarf/Jahr: 1200 MWh) durch Erdgaskessel und Strom aus dem Netz versorgt. Das für die energetische Sanierung entwickelte Energiekonzept setzt auf die Kombination bewährter Technologien. So werden auf den Dächern aller Gebäude PV-Anlagen installiert. Drei der Gebäude sind mit einer Nahwärmeleitung verbunden, in die zwei Erdgas-BHKW-Aggregate Wärme einspeisen. Zwei Gebäude werden durch dezentrale Wärmepumpenanlagen mit innovativen Wärmequellen versorgt: eine Mehrquellen-Großwärmepumpe (Außenluft, Erdwärmesonden), die im Forschungsvorhaben »LowEx im Bestand-HEAVEN« entwickelt wird, sowie eine Wärmepumpenanlage mit photovoltaisch-thermischen Kollektoren als Wärmequelle.

Für die Konzepterstellung des Energiesystems wurde das Quartier mit allen Erzeugern und Verbrauchern vom Fraunhofer ISE simuliert und das Versorgungskonzept so optimiert, dass die CO?-Emissionen durch den Verbrauch von Erdgas und Netzstrom minimiert und gleichzeitig die für die Mieter erforderliche Wirtschaftlichkeit erzielt wird. Das Institut INATECH der Uni Freiburg und das Fraunhofer ISE installieren im Rahmen des Projekts ein Monitoring-System und werten die erhobenen Messdaten über drei Betriebsjahre hinweg aus.